Apa itu transformasi transduksi dan konjugasi?

Oleh Mas Yog 11 Mei, 2019

Ilustrasi: bakteri 3D animations

Organisme prokariotik salahsatunya adalah bakteri yang nantinya dibagi menjadi dua yaitu archaebacteria dan eubacteria melakukan reproduksi dengan berbagai macam cara. Reproduksi bakteri berbeda dengan organisme eukariotik terutama hewan tingkat tinggi yang melakukan reproduksi dengan cara kopulasi sehingga sel ovum dapat dibuahi oleh sel sperma.
Pembelahan biner merupakan cara reproduksi yang paling umum dijumpai pada bakteri yaitu dengan cara membelah diri daris atu sel bakteri menjadi dua sel bakteeri, dst. Waktu generasi yang pendek memungkinkan populasi prokariotik dapat menyesuaikan diri dengan keadaan lingkungan secara cepat. Dalam suatu lingkungan dengan sumberdaya yang memadai, satu sel akan membelah menjadi 2 sel. Kedua sel akan membelah menghasilkan 4 sel, kemudian 8 sel, 16 sel, dan seterusnya.
Beberapa spesies dapat membelah dalam waktu 20 menit, ada juga yang mampu membelah pada kisaran waktu 1 sampai 3 jam. Dalam pembelahan biner ini, materi genetik hasil pembelahan sama dengan materi genetik induknya.

Pembelahan biner

Untuk menghitung kecepatan reproduksi sel bakteri dapat dilakukan dengan menggunakan rumus 2 pangkat n 2^n. n merupakan berapa kali sel bakteri membelah

Berikut contohnya:

Bakteri E.coli melakukan pembelahan biner sebanyak 6x, berapa jumlah bakteri pada hasil akhirnya?

Jawaban:

2^6 = 64 sel bakteri.

Jadi jumlah bakteri yang terbentuk setelah membelah 6x adalah sebanyak 64 sel bakteri

Soal tersebut merupakan soal yang sederhana, jika dikembangkan lagi bisa seperti ini:

Bakteri E.coli melakukan pembelahan biner 3x dalam waktu 30 menit , berapa jumlah bakteri yang terbentuk dengan waktu 2 jam?

Jawaban:

Pembelahan biner 3x selama 30 menit, berarti tiap 10 menit bakteri membelah 1x 2jam=120 menit 120 menit/10 = 12 x jadi sel bakteri selama 2 jam melakukan pembelahan sel sebanyak 12 x 2^12 = 4096 sel bakteri Jasi selama dua jam, jumlah bakteri yang terbentuk adalah sebanyak 4096 sel bakteri Mudah bukan....

2. Konjugasi

Konjugasi merupakan reproduksi bakteri dengan cara melakukan transfer genetik ke bakteri lainnya secara langsung. jadi pada reproduksi menggunakan cara konjugasi tidak terbentuk bakteri baru seperti halnya pembelahan biner, hanya saja materi genetik DNA plasmid yang mengalami perpindahan, sehingga bakteri yang medapat transfer genetik dapat memiliki sifat yang sama dengan bakteri yang mndonorkan gen nya.

konjugasi dengan cara membentuk jembatan pili

Mula-mula, kedua sel bakteri berdekatan, kemudian membentuk tonjolan atau struktur jembatan menggunakan pili/pilus/fili yang menghubungkan kedua sel tersebut. Transfer kromosom maupun transfer plasmid akan terjadi melalui jembatan konjugasi. Sel yang mengandung materi gen rekombinan kemudian memisah dan terbentuklah dua sel bakteri dengan sifat baru (sifat rekombinan) dengan cara pembelahan biner.

Contoh bakteri yang mampu berkonjugasi antara lain Salmonella typhi dan Pseudomonas sp. Transfer kromosom dapat pula terjadi melalui pilus seks, seperti yang terjadi pada Escherichia coli.

3. Transformasi

Transformasi merupakan cara reproduksi bakteri dengan menggunakan transfer gen dengan cara sel bakteri mengambil materi genetik dari bakteri lainnya yang berada di lingkungan bakteri. Bakteri yang berdekatan dengan bakteri lain dapat memindahkan plasmidnya tanpa harus membentuk saluran terlebih dahulu. Hal ini memungkinkan adanya perubahan sifat dari bakteri itu sendiri misal bakteri Pneumococcus sp. yang jinak bisa menjadi patogen apabila mengalami transformasi oleh bakteri Pneumococcus sp. yang sifatnya patogen.

transformasi pada bakteri dengan cara mengambil materi genetik di lingkungan

Maeteri tambahan Urutan gen pada kromosom bakteri dapat juga ditetapkan atas dasar data transformasi. Sebagai contoh, jika gen p dan q sering mengalami kotransformasi, demikian pula gen p dan o juga sering mengalami kotransformasi, tetapi gen o dan p jarang mengalami kotransformasi, maka tentu saja urutan gen pada kromosom bakteri itu adalah p – q - o.

Berkenaan dengan pemetaan gen pada kromosom bakteri, pada saat ini orang dapat memperoleh atau mendapatkan peta suatu fisik gen-gen, dalam arti suatu peta lokasi fisik relatif gen-gen sepanjang molekul DNA. Seperti diketahui para ahli genetika memang dapat mengontrol ukuran fragmen-fragmen DNA yang digunakan pada sesuatu percobaan transformasi. Oleh karena itu peluang kotransformasi dari dua gen dapat dihubungkan dengan ukuran molekuler DNA pentransformasi. Secara operasional dengan menghubungkan frekuensi kotransformasi dengan ukuran rata-rata DNA pentransformasi, memang akhirnya seseorang dapat mengungkap suatu peta fisik gen.(materi tambahan ini diambil dari: www.linda-haffandi.blogspot.co.id)

4. Tranduksi

Tranduksi merupakan proses reproduksi bakteri dengan cara trasfer gen melalui perantara virus. virus membawa gen bakteri dari satu sel inang ke sel inang lainnya. Ada dua bentuk transduksi yaitu transduksi umum dan transduksi khusus. Keduanya dihasilkan dari penyimpangan pada siklus reproduktif virus.

a. Tranduksi Umum

Diakhir siklus litik virus, molekul asam nukleat virus dibungkus di dalam kapsid, dan virus lengkapnya dilepaskan ketika sel inang lisis. Kadangkala sebagian kecil dari DNA sel inang yang terdegradasi menggantikan genom dari virus. Virus seperti ini cacat karena tidak memiliki materi genetik sendiri. Walaupun demikian, setelah pelepasannya dari inang yang lisis, virus dapat menempel pada bakteri lain dan menginjeksikan bagian DNA bakteri yang didapatkan dari sel pertama. Beberapa DNA ini kemudian dapat menggantikan daerah homolog dari kromosom sel kedua. Kromosom sel ini sekarang memiliki kombinasi DNA yang berasal dari dua sel sehingga rekombinasi genetik telah terjadi. Jenis transduksi ini disebut dengan transduksi umum karena gen-gen bakteri ditransfer secara acak.

b. Tranduksi khusus

Untuk transduksi khusus memerlukan infeksi oleh virus temperat, dalam siklus lisogenik genom faga temperat terintegrasi sebagai profaga ke dalam kromosom bakteri inang, di suatu tempat yang spesifik. Kemudian ketika genom virus dipisahkan dari kromosom, genom virus ini membawa serta bagian kecil dari DNA bakteri yang berdampingan dengan profaga. Ketika suatu virus yang membawa DNA bakteri seperti ini menginfeksi sel inang lain, gen-gen bakteri ikut terinjeksi bersama-sama dengan genom faga. Transduksi khusus hanya mentransfer gen-gen tertentu saja, yaitu gen-gen yang berada di dekat tempat profaga pada kromosom tersebut.

Tranduksi pada bakteri yang melibatkan virus

Transformasi, ialah pemindahan sebagian materi genetik atau DNA atau hanya satu gen bakteri ke bakteri lain dengan proses fisiologi yang kompleks. Proses transfrmasi terjadi secara langsung tanpa perantara ataupun kontak langsung dengan sel bakteri lainnya. Proses ini pertama ditemukan Frederick Griffith tahun 1982. Contoh : Streptococcus pnemoniaeu, Haemophillus, Bacillus. Diguga transformasi ini merupakan cara bakteri menularkan sifatnya ke bakteri lain. Misalnya bakteri patogen yang semula tidak kebal antibiotik dapat berubah menjadi kebal antibiotik karena transformasi.

Gambar 1. Proses transformasi

Transduksi, pemindahan materi genetik dengan perantara virus. Virus dapat menyambungkan materi genetiknya ke DNA bakteri dan membentuk profag. Ketika terbentuk virus baru, di dalam DNA virus sering terbawa sepenggal DNA bakteri yang diinfeksinya. Virus yang terbentuk memiliki dua macam DNA yang dikenal partikel transduksi (transducing particle). Cara ini dikemukakan oleh Norton Zinder dan Jashua Lederberg.

Gambar 2. Proses transduksi

Konjugasi, merupakan pemindahan sebagian materi genetika dari satu bakteri ke bakteri lain melalui suatu kontak langsung. Artinya, terjadi transfer DNA dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima dengan membentuk jembatan sitoplasma yang terbentuk dari pilus. Ujung pilus akan melekat pada sel peneima dan DNA dipindahkan melalui pilus tersebut. Kemampuan sel donor memindahkan DNA dikontrol oleh faktor pemindahan ( transfer faktor = faktor F )

Gambar 3. Proses konjugasi